2017 Fiscal Year Research-status Report
ゲノム解読に基づく新規抗生物質生産放線菌の開発によるリグノセルロースの高度資源化
| Project/Area Number |
15K07365
|
|---|
| Research Institution | Akita Prefectural University |
|---|
Principal Investigator |
春日 和 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (40315594)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牟田口 祐太 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (30724314)
志村 洋一郎 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (60332920)
小嶋 郁夫 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (90315581)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | Streptomyces属放線菌 / リグノセルロース / 抗生物質生産 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、リグノセルロース(LC)資化能に優れ、LCを発酵原料とした抗生物質生産能を有する放線菌を獲得し、LCを有用資源化することを目的とする。H28年度までにLC資化能にすぐれ、抗生物質生産用宿主として利用可能である放線菌Streptomyces galbus Y2944を単離し、本菌のゲノム解読を開始した。
H29年度にはゲノム解読が完了し、さらに遺伝子予測を行った。Y2944のゲノムは3コンティグにアセンブルされ(8.80 Mb)、線状の染色体(7.93 Mb)と2つの異なるレプリコンから構成されると推定された。遺伝子予測解析により最大9,989のタンパク質コード遺伝子、6つのrRNAオペロン、67 tRNA遺伝子を見出した。LC分解関連遺伝子を探索し、10のセルラーゼ、2つのセロビオース資化オペロン、7のキシラナーゼなどの遺伝子を見出した。このうち、GH5およびGH6のファミリーに属するセルラーゼ遺伝子(cel5A~5C, 6A~6C)、GH10ファミリーのキシラナーゼ遺伝子(xyn10A~10D)がC42のものに比べて多く見出され、これらがY2944の高いLC分解能を担っていると推定した。
GH5セルラーゼおよびG10キシラナーゼ遺伝子を放線菌宿主で強制発現させ、遺伝子産物を回収・精製した。セルラーゼ5Aと5Cは典型的なエンド型酵素であり、5Bは基質特異性が特殊なエンド型酵素であると推定した。キシラナーゼ10Aはカバ材キシランを分解したが、10Cと10Dは直接分解できなかった。また、4種のxyn10遺伝子群は、C42に導入した時に各々キシラン分解活性を向上させたため、Y2944の高キシラン分解に関わっていると推定される。さらに、抗生物質KSMの生産能を付与したY2944形質転換体は、セルロースよりも木材粉末を原料とした時により多くのKSMを生産した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ゲノム解読が遅れていたため研究全体が遅れていたが、H29年度にY2944の高セルロース・キシラン分解能を担う遺伝子の候補を見出し、これら遺伝子産物の発現と解析を進めることができた。また、Y2944を宿主とした抗生物質生産試験も順調に進行している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
遺伝子産物の発現と機能解析についてはH30年度内に完了するめどが付いている。
LC資化関連遺伝子の転写レベルでの発現解析については、本菌株のセルロース分解の中心になるエキソグルカナーゼオペロンの存在が明らかになったことにより、これを中心に調べていく予定である。
LCを原料とした抗生物質生産に関しては本年度までにすべての実験項目は完了しないが、まずは本菌株が優秀な遺伝子発現宿主であることを実証できるように準備している。
|
| Causes of Carryover |
H30年度は、1)発現させた遺伝子産物の精製に関連するタンパク質実験用の試薬、2)遺伝子発現解析のためのRNA実験用試薬など高額の消耗品を使用する予定がある。また、DNA合成経費もかかる予定である。効率よく研究を進めるために必要な経費分の予算である。
|
